Descripcion y Objetivos

En la actualidad se están sentando las bases para los futuros espacios de movilidad aérea urbana (Urban Air Mobility, UAM). En estos espacios se prevé que el cielo de nuestras ciudades esté poblado por gran cantidad de vehículos aéreos no tripulados (Unmanned Aerial Vehicles, UAV) que coexistirán con las aeronaves actuales para ofrecer un amplio abanico de servicios a la población (aerotaxis, transporte de mercancías, etc.).

En este contexto se hace muy necesario establecer mecanismos de red para el intercambio eficaz de información entre los UAV o entre los UAV y la infraestructura de tierra. Servicios fundamentales para la gestión del tráfico aéreo no tripulado (Unmanned Traffic Management, UTM), como son los enfocados a la navegación libre de colisiones, pueden verse enormemente beneficiados por este soporte para la comunicación.

En este Trabajo Fin de Máster nos planteamos realizar en primer lugar un estudio de las distintas propuestas para la conectividad en estos escenarios. En especial, se estudiará el protocolo de comunicaciones MAVLink. Fruto de este estudio, se escogerá la tecnología que se considere más adecuada o prometedora. Finalmente, dicha tecnología será plasmanda en un entorno de simulación de tráfico aéreo preeexistente y que está basado principalmente en las plataformas Matlab/Simulink y ROS/Gazebo.

 

Metodología y Competencias

Se empleará Scrum como metodología para el desarrollo ágil del TFM. Esta metodología se combinará con la metodología de diseño basado en modelos. Los modelos se desarrollarán principalmente en ROS/Gazebo, pero también se hará uso de Matlab/Simulink.

Además, al implicarse el estudiante en un proyecto colaborativo (el entorno de simulación de tráfico aéreo antes mecionado), se hará un uso extensivo del sistema de control de versiones Git (a través de la plataforma GitHub).

En cuanto a las competencias del Máster más directamente relacionadas con este trabajo, son las siguientes:

[CE1] Capacidad para la integración de tecnologías, aplicaciones, servicios y sistemas propios de la Ingeniería Informática, con carácter generalista, y en contextos más amplios y multidisciplinares.
[CE4] Capacidad para modelar, diseñar, definir la arquitectura, implantar, gestionar, operar, administrar y mantener aplicaciones, redes, sistemas, servicios y contenidos informáticos.
[CE5] Capacidad de comprender y saber aplicar el funcionamiento y organización de Internet, las tecnologías y protocolos de redes de nueva generación, los modelos de componentes, software intermediario y servicios.
[CE11] Capacidad de diseñar y desarrollar sistemas, aplicaciones y servicios informáticos en sistemas empotrados y ubicuos.
[CE16] Realización, presentación y defensa, una vez obtenidos todos los créditos del plan de estudios, de un ejercicio original realizado individualmente ante un tribunal universitario, consistente en un proyecto integral de Ingeniería en Informática de naturaleza profesional en el que se sinteticen las competencias adquiridas en las enseñanzas.
[INS02] Capacidad de organización y planificación.
[INS04] Capacidad de resolución de problemas aplicando técnicas de ingeniería.
[INS05] Capacidad para argumentar y justificar lógicamente las decisiones tomadas y las opiniones.
[SIS03] Aprendizaje autónomo.
[UCLM03] Correcta comunicación oral y escrita.

 

Medios a utilizar

Los equipos y el software necesarios se encuentran en las instalaciones de la ESII y el I3A.

Todas las herramientas a emplear son de código abierto, a excepción de Matlab, para el que la UCLM proporciona licencias de uso.

Además, la UCLM proporciona acceso a toda la literatura científica necesaria.

 

Bibliografía

• Barrado, C.; Boyero, M.; Brucculeri, L.; Ferrara, G.; Hately, A.; Hullah, P.; Martin-Marrero, D.; Pastor, E.; Rushton, A.P.; Volkert, A. U-Space Concept of Operations: A Key Enabler for Opening Airspace to Emerging Low-Altitude Operations. Aerospace 2020, 7, 24. https://doi.org/10.3390/aerospace7030024.
• Jesús Jover, Aurelio Bermúdez y Rafael Casado. Una plataforma para el diseño y evaluación de servicios UTM. VII Jornadas de Computación Empotrada y Reconfigurable (JCER'23). Ciudad Real, 2023.
• M. Košuda, P. Lipovsky, Z. Szöke, M. Fil'ko, J. Novotňak and F. Heško, "MAVLink Messaging Protocol as Potential Candidate for the UTM Communication," 2020 New Trends in Signal Processing (NTSP), Demanovska dolina, Slovakia, 2020, pp. 1-7, doi: 10.1109/NTSP49686.2020.9229550.
• S. Moon, J. J. Bird, S. Borenstein and E. W. Frew, "A Gazebo/ROS-based Communication-Realistic Simulator for Networked sUAS," 2020 International Conference on Unmanned Aircraft Systems (ICUAS), Athens, Greece, 2020, pp. 1819-1827, doi: 10.1109/ICUAS48674.2020.9213892.
• M. Calvo-Fullana, D. Mox, A. Pyattaev, J. Fink, V. Kumar and A. Ribeiro, "ROS-NetSim: A Framework for the Integration of Robotic and Network Simulators," in IEEE Robotics and Automation Letters, vol. 6, no. 2, pp. 1120-1127, April 2021, doi: 10.1109/LRA.2021.3056347.